Los cultivos de cereales son alimentos básicos importantes, y sus metabolitos de defensa tienen una significativa importancia en la investigación. En este estudio, empleamos metabolómica no dirigida y dirigida ampliamente basada en LC-MS para perfilar el metaboloma foliar de nueve especies de cereales, incluyendo arroz, trigo, maíz, cebada, sorgo, avena común, mijo de cola de zorro, mijo de broomcorn y adlay. Se detectaron un total de 9869 características, de las cuales 1131 fueron anotadas, abarcando 18 clases como flavonoides, lípidos y alcaloides. Los resultados revelaron que se detectaron 531 metabolitos en todas las especies, mientras que cada cultivo de cereal poseía de 4 a 12 metabolitos únicos. Focalizándonos en los metabolitos de defensa, identificamos ocho benzoxazinoides presentes exclusivamente en maíz, trigo y adlay. El agrupamiento jerárquico basado en la abundancia de metabolitos dividió todos los metabolitos en nueve clústeres, y el análisis de enriquecimiento de rutas subsiguiente reveló que la ruta de biosíntesis de flavonoides relacionada con el estrés estaba enriquecida en múltiples clústeres. Un análisis adicional mostró que cuatro compuestos de downstream de HBOA (2-hidroxi-1,4-benzoxazina-3-ona) en la ruta de biosíntesis de benzoxazinoides estaban enriquecidos en maíz. El trigo acumuló de manera única el producto 4-metilado de tricina, trimetoxitricina, mientras que adlay acumuló el precursor de tricina, tricetina, en la ruta de biosíntesis de flavonoides. En resumen, este estudio elucida la diversidad metabólica en metabolitos de defensa entre varios cultivos de cereales, proporcionando información de fondo valiosa para la mejora de la resistencia al estrés en los cultivos de cereales.